تصفیۀ جامع آب برج خنک کن

به گزارش تاسیسات نیوز، آب یک حلّال عمومی است و به همین خاطر قادر است غلظتهای بالایی از مواد معدنی و لِردها را حل کرده و در خود نگه دارد. آب همچنین یک واسط عالی برای انتقال و دفع گرما به شمار می رود.

برای سیستمهای برج خنک کن، دفع مؤثر گرما یکی از ضروریات طراحی و عملکرد برج محسوب می شود. این مقاله بعضی از روشهای تصفیه آب برای پیشگیری از سه مشکل اصلی مرتبط با آب برج خنک کن یعنی رسوب/لِرد، خوردگی، و رشد میکروبـــی را مورد بررسی قـرار می دهد.

در صورت استفاده از آب به عنوان یک واسط سرمایش، آبــی که از برج خنک کن عبـور می کند باید تصفیه شود تا آلاینده های محلول آن خارج گردند. با افزایش دمای آب، رفتار و حتــی ترکیب شیمیایی آلاینده های محلول در آن تغییر می کند. چنـانچه آب تصفیه نشده باشد، لردهـایی را بر جای می گذارد که منجر به رسوب گرفتگــی، کثیفی و خوردگی خواهد شد. نتیجه نهایی آن افت انتقال حـــرارت به همراه ناکارآمدی بــرج خنک کن است.

علاوه بــر این، آب آلودۀ گرم محیط مساعدی را برای رشد میکروارگانیزمها ایجــاد می کند. قطرات آب بیرون رانده شده از برج (drift) که آلوده به باکتری باشند به عنوان یک منبع بیماری لژیونر شنــاخته می شوند که این، آب تصفیه نشدۀ بــرج خنک کن را به یک تهدید سلامت تبدیل می سازد.

سیستم تصفیۀ جــامع آب برای برج خنک کن اغلب متشکل از تـــرکیب سختی گیر، فیلتراسیون فیزیکــی آب، و تصفیه شیمیایی آب است. سختی گیـر و فیلتراسیون فیزیکی آب برای خارج سازی ذرات و مواد معدنی مخرب مورد نیازند در حالی که تصفیه شیمیایی با استفاده از زیست کشهــا و جلبک کشها بــرای جلوگیری از رشد بیولوژیکـی ضروری است.

یک سیستم جامع تصفیۀ آب می تواند بــه کاهش هزینه هـای نگهداری کمک کنـد؛ مصـرف آب را پاییــن بیـاورد و هزینه های انرژی را کاهش دهد. با استفاده از آب جبــرانی با کیفیت بالا می تـوان دفعات بلــودان یا تخلیه برج خنک کن را نیز کاهش داد.

جلوگیـری از تشکیل لِرد و رسوب

بـا تجمع رسوب در داخل لوله هـا، پمپهـا و تجهیـزات، عمر بـرج خنک کن کوتــاه می شـود. توضیـح علمی این مشکل بدین صورت است : گرچه ترکیبات خاصی ممکن است بطـــور کامل در آب قـــابل حل بــاشند (مانند کربنات کلسیم)، اما وقتی آب گــرم می شود، این ترکیبات شروع بــه تبلور (کریستالیزه شدن) کرده و بر روی سطح لوله هـا و تجهیزات رسوب

می کنند. این رسوبات بعد از شکل گیری، به تبلــور و رشد خود با سرعت بالایی ادامه می دهند. در مناطق جغرافیایی که منبع آب سخت بوده یا حاوی سطوح بالایی از کلسیم و منیــزیم (بویژه کربنات کلسیم) است، سختی گیری معمولاً بــرای جلوگیری از رسوبگذاری ضروری است.

آبی که سطوح بــالایــی از کربنات کلسیم داشته باشد باعث رسوبگذاری در لوله هــای مسی و سطوح تبادل حرارت خواهــد شد. با تشکیل رسوب، جریان آب محدود شده و گرما بطور مؤثر انتقال داده نمی شود. ایـن منجر بـه بالا رفتن هزینه هــای انرژی و افزایش فرسودگی تجهیزات خواهد شد. علاوه بر تصفیه با تجهیزات فیزیکی، ممکن است لازم باشد تا مواد شیمیایی مهارکنندۀ رسوبگذاری نیز به آب جبرانی افزوده شوند.

همانند مواد معدنی رسوب کننده، ذراتی از قبیل گل و لای نیز باید با فیلتراسیون فیزیکی خارج شوند تا از کثیفی سطوح تبادل حرارت ممانعت بعمل آید. ذرات می توانند از طریق آب جبرانی، خوردگی یا حتی آلودگی هوا وارد یک سیستــم سرمایشی شوند.

به منظور اینکه جلوگیری از رسوبگـــذاری و اخـــراج ذرات ناخواسته از آب بطـور موفقیت آمیز صورت گیــرد، سختی گیــرهای آب اغلب در ترکیب بــا فیلترهای فشاری مورد استفاده قرار می گیرند.

فیلترهـــای فشـاری از قبیل اسمز معکـوس یا سیستمهای فیلتراسیون چند بستـری امکان فیلتراسیــون آب دمـا بالا را فــراهــم کــرده در حـالی که از اتلاف گرمــا جلوگیری می کنند. نــرخ دقیق جریان و ظرفیت فیلتـراسیون (گالن بر دقیقه) بــرای هر سیستم برحسب اندازۀ فیزیکی فیلتر و نوع بستر فیلتراسیون مورد استفاده (آنتراسیت، شن، گارنِت، و غیره) متفاوت خواهد بود.

یک سیستم فیلتراسیون مؤثر آب کــه رسوبگذاری ذرات را کاهش دهد، عمر تشت آب سرد برج را طـولانی کرده و هزینۀ مواد شیمیایی تصفیه آب را کاهش خواهد داد. بهتــرین روش فیلتراسیون روشی است که هم پسماندهای شستشو را کاهش دهد و هم ذرات آلی و غیرآلی را خارج سازد.

مهارکننده های خوردگی

مدیریت خوردگی برای حفظ لوله کشی و تجهیزات در وضعیت عملیاتی بهینه و تطویل عمر برج خنک کن ضروری است.

خوردگی در لوله کشی و تجهیزات برج خنک کن می تواند توسط چند عامل ایجاد شود و به میزان زیادی به مشخصات آب تغذیه و متالورژی سیستم بستگی دارد. به عنوان مثال :

● غلظتهای بالای کلراید منجر به خوردگی در لوله کشی فولاد ضد زنگ می شود.

● یونهای آمونیاک برای برنج مخربند.

● آب غنی از سولفید باعث خوردگی در لوله کشی مسی می شود.

در مناطقی که آب نرم تر است، خوردگی دغدغه اصلی به شمار می رود. آبـی که بطور طبیعی نرم است دارای سطح PH پایین و اسیدیتۀ بـالایی می بـاشد که آن را بسیار خورنده می سازد. حتـی در آب با سطح قلیائیت ایده آل، اگر مواد جامد معلق با غلظتهای بــالایی حضور داشته باشند؛ آب بسیار ساینده خـواهد شد و ممکن است حفــراتی را در تجهیزات ایجاد کند.

در کلیه موارد، فیلتراسیون آب باید برای خارج سازی ذرات مورد استفـاده قرار گیرد، و یک مهارکنندۀ خوردگی مناسب نیــز در نظر گرفته شود. مهارکننده های فسفاتی بطور موفقیت آمیزی برای خنثی سازی اسیدیتۀ آب و خارج ساختن آب از دامنۀ خـورندگی مورد استفاده قرار می گیرند و باعث حفاظت لوله های فلزی و سیستمهای توزیعی برج خنک کن در برابر خوردگی می شوند.

در مورد سیستمهـای سرمایشی حلقه بستــه، هـوازدایی مکانیکی و شیمیایی ممکن است بــه عنـوان جـــایگزین مهارکننده هــای شیمیـایی خوردگی در نظــر گرفته شود. هوازدایی تـــوسط خـارج سازی فیزیکی اکسیژن از آب و معمولاً با کمک سولفیت سدیم صورت می گیــرد. در برجهای خنک کن باز که هوازدایی عملی نیست معمولاً از فسفاتها بــرای کنترل خـــوردگی استفـــاده می شود.

کنترل میکروبی

یک برنامۀ مؤثر کنترل میکروبی برای پیشگیری از آلودگی برج ضروری است. اگر مشکلات مربوط به رشد میکروبی یا بیوفیلم در برج وجود داشته باشند، تصفیه شیمیایی با زیست کشها باید مورد توجه قرار گیرد. علاوه بر پایین آوردن راندمان فیزیکــی تجهیـزات، محصولات جانبی رشد میکـروبی از قبیل سولفید هیدروژن و اسیدهــای آلی می توانند در بیوفیلمها متمرکز شده و خوردگی را تسریع کنند.

نوع زیست کش مورد نیــاز به میزان زیادی به شیمی آب محل و متالورژی سیستم بــرج خنک کن بستگی خواهد داشت. زیست کشـهـــــا ممکن است اکسید کننده یــا غیر اکسیدکننده باشند. نمونه هایی از زیست کشهای اکسید کننده عبارتند از :

ازن، کلر، ید، و بُرم. از میان اینها، کاربرد ازن از همه پرهزینه تر است چرا که مستلزم استفاده از یک مولد ازن محلی می باشد. کلر مقرون به صرفه ترین زیست کش است که بطور گسترده ای بکار می رود، امــا در سیستمهـــای فولاد ضد زنگ باید از آن اجتناب نمود زیرا کلر برای فولاد ضد زنگ خورنده است.

زیست کشهــای غیر اکسیدکننده شامل انواع مواد آلی هستند کــه به آب تغذیه بــرج خنک کن افـزوده می شوند تــا جمعیتهای میکروبی را مورد هدف قرار دهند.

تطویل عمر برج خنک کن

در پایان ذکر این نکته ضروری است که یک برنــامۀ جامع تصفیــۀ آب که برای همۀ کاربردها مناسب باشد وجود ندارد. بهترین نوع فیلتراسیون و تصفیــه شیمیایی مورد استفاده برای تطویل عمر برج خنک کن، پمپ و مبدلهای حرارتی به عوامل زیر بستگی خواهد داشت :

● منبع آب تغذیه

● آلاینده های موجود در آب تغذیه

● کیفیت آب جبرانی

● مقتضیات دما، سرعت و جریان آب

تعبیۀ یک سیستم مؤثر تصفیــه آب برای برجهای خنـک کن مستلزم آگاهی از شیمـی آب محل، درک نحوۀ تعامل فیلتراسیون فیزیکــی و تصفیۀ شیمیایی آب، و توانایـی پایش مستمر است. یک سیستم جامع تصفیه آب در صورتی که درست اجرا شود منجر به بهبود راندمان و صرفه جویی هزینه ها خواهد شد.

منبع : Process Cooling, April 2014